Analyse- og elimineringsmetoder for referencepunktsreturfejl i CNC-maskiner
Resumé: Denne artikel analyserer i dybden princippet for CNC-maskinernes returnering til referencepunktet, og dækker lukkede, semi-lukkede og åbne kredsløbssystemer. Gennem specifikke eksempler diskuteres forskellige former for referencepunktsreturfejl i CNC-maskiner i detaljer, herunder fejldiagnose, analysemetoder og elimineringsstrategier, og der fremsættes forbedringsforslag til værktøjsskiftepunktet på bearbejdningscentermaskinerne.
I. Introduktion
Manuel referencepunktretur er forudsætningen for at etablere maskinværktøjets koordinatsystem. Den første handling for de fleste CNC-maskiner efter opstart er at betjene referencepunktreturen manuelt. Fejl i referencepunktreturen forhindrer programbehandling i at blive udført, og unøjagtige referencepunktpositioner vil også påvirke bearbejdningsnøjagtigheden og endda forårsage en kollisionsulykke. Derfor er det meget vigtigt at analysere og eliminere fejl i referencepunktreturen.
II. Principper for CNC-maskiner Tilbage til referencepunktet
(A) Systemklassificering
Lukket CNC-system: Udstyret med en feedbackenhed til at detektere den endelige lineære forskydning.
Semi-lukket CNC-system: Positionsmåleren er installeret på servomotorens roterende aksel eller i enden af ledeskruen, og feedbacksignalet tages fra vinkelforskydningen.
Åbent CNC-system: Uden en feedbackenhed til positionsdetektering.
(B) Referencepunktreturmetoder
Gittermetode til referencepunktreturnering
Absolut gittermetode: Brug en absolut pulsencoder eller en gitterlineal til at vende tilbage til referencepunktet. Under fejlfinding af maskinværktøjet bestemmes referencepunktet via parameterindstilling og maskinværktøjets nulpunktsreturfunktion. Så længe backupbatteriet i detektionsfeedbackelementet er effektivt, registreres referencepunktets positionsinformation hver gang maskinen startes, og det er ikke nødvendigt at udføre referencepunktsreturfunktionen igen.
Inkrementel gittermetode: Brug en inkrementel encoder eller en gitterlineal til at vende tilbage til referencepunktet, og referencepunktreturoperationen er påkrævet, hver gang maskinen startes. Hvis vi tager en bestemt CNC-fræsemaskine (ved hjælp af FANUC 0i-systemet) som eksempel, er princippet og processen for dens inkrementelle gittermetode til returnering til nulpunktet som følger:
Skift tilstandskontakten til gearet "referencepunktretur", vælg aksen til referencepunktretur, og tryk på aksens positive jog-knap. Aksen bevæger sig mod referencepunktet med en hurtig hastighed.
Når decelerationsblokken, der bevæger sig sammen med arbejdsbordet, trykker på decelerationskontaktens kontakt, skifter decelerationssignalet fra tændt (ON) til slukket (OFF). Arbejdsbordets fremføring decelererer og fortsætter med at bevæge sig med den lave fremføringshastighed, der er indstillet af parametrene.
Når decelerationsblokken har frigivet decelerationskontakten, og kontakttilstanden skifter fra slukket til tændt, venter CNC-systemet på, at det første gittersignal (også kendt som et-omdrejningssignal PCZ) vises på encoderen. Så snart dette signal vises, stopper arbejdsbordets bevægelse øjeblikkeligt. Samtidig sender CNC-systemet et signal for fuldført referencepunktreturnering, og referencepunktlampen lyser, hvilket indikerer, at maskinaksen er vendt tilbage til referencepunktet.
Magnetisk omskiftermetode til referencepunktreturnering
Det åbne sløjfesystem bruger normalt en magnetisk induktionsafbryder til positionering af referencepunktets returpositionering. Hvis vi tager en bestemt CNC-drejebænk som eksempel, er princippet og processen bag dens magnetiske afbrydermetode til retur til referencepunktet som følger:
De to første trin er de samme som operationstrinnene i gittermetoden til returnering af referencepunkt.
Når decelerationsblokken har frigivet decelerationskontakten, og kontakttilstanden skifter fra slukket til tændt, venter CNC-systemet på, at induktionskontaktsignalet vises. Så snart dette signal vises, stopper arbejdsbordets bevægelse øjeblikkeligt. Samtidig sender CNC-systemet et signal for fuldført referencepunktreturnering, og referencepunktlampen lyser, hvilket indikerer, at maskinværktøjet er vendt tilbage til aksens referencepunkt.
III. Fejldiagnose og -analyse af CNC-maskiner, der vender tilbage til referencepunktet
Når der opstår en fejl i referencepunktreturen på en CNC-maskine, bør der udføres en omfattende inspektion i henhold til princippet fra simpelt til komplekst.
(A) Fejl uden alarm
Afvigelse fra en fast gitterafstand
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet startes, og referencepunktet returneres manuelt for første gang, afviger det fra referencepunktet med en eller flere gitterafstande, og de efterfølgende afvigelsesafstande fastsættes hver gang.
Årsagsanalyse: Normalt er decelerationsblokkens position forkert, decelerationsblokkens længde er for kort, eller positionen af den nærhedsafbryder, der bruges til referencepunktet, er forkert. Denne type fejl opstår generelt efter første installation og fejlretning af maskinværktøjet eller efter en større eftersyn.
Løsning: Decelerationsblokkens eller nærhedsafbryderens position kan justeres, og den hurtige fremføringshastighed og den hurtige fremføringstidskonstant for referencepunktretur kan også justeres.
Afvigelse fra en tilfældig position eller en lille forskydning
Fejlfænomen: Afvigelse fra enhver position af referencepunktet, afvigelsesværdien er tilfældig eller lille, og afvigelsesafstanden er ikke ens hver gang referencepunktreturoperationen udføres.
Årsagsanalyse:
Ekstern interferens, såsom dårlig jordforbindelse af kablets afskærmningslag, og at pulsencoderens signalledning er for tæt på højspændingskablet.
Strømforsyningsspændingen, der anvendes af pulsencoderen eller gitterlinealen, er for lav (lavere end 4,75 V), eller der er en fejl.
Styrekortet til hastighedsstyringsenheden er defekt.
Koblingen mellem fremføringsaksen og servomotoren er løs.
Kabelstikket har dårlig kontakt, eller kablet er beskadiget.
Løsning: Der bør træffes tilsvarende foranstaltninger af forskellige årsager, såsom forbedring af jordforbindelsen, kontrol af strømforsyningen, udskiftning af styrekortet, stramme koblingen og kontrol af kablet.
(B) Fejl med alarm
Overkørselsalarm forårsaget af manglende deceleration
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, er der ingen deceleration, og det fortsætter med at bevæge sig, indtil det rører grænseafbryderen og stopper på grund af overbevægelse. Den grønne lampe for referencepunktreturnering lyser ikke, og CNC-systemet viser en "IKKE KLAR"-tilstand.
Årsagsanalyse: Decelerationskontakten til referencepunktreturnering svigter, kontaktkontakten kan ikke nulstilles efter at være blevet trykket ned, eller decelerationsblokken er løs og forskudt, hvilket resulterer i, at nulpunktspulsen ikke fungerer, når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, og decelerationssignalet kan ikke indlæses i CNC-systemet.
Løsning: Brug funktionsknappen "frigørelse af overvandring" til at frigøre maskinens koordinatovervandring, flyt maskinen tilbage inden for bevægelsesområdet, og kontroller derefter, om decelerationskontakten til referencepunktretur er løs, og om den tilsvarende decelerationssignallinje i vandringskontakten har en kortslutning eller et åbent kredsløb.
Alarm forårsaget af manglende fundet referencepunkt efter deceleration
Fejlfænomen: Der er deceleration under referencepunktreturneringsprocessen, men den stopper, indtil den rører grænseafbryderen og alarmerer, og referencepunktet findes ikke, og referencepunktreturneringen mislykkes.
Årsagsanalyse:
Encoderen (eller gitterlinealen) sender ikke nulflagsignalet, der angiver, at referencepunktet er blevet returneret under referencepunktreturoperationen.
Nulpunktspositionen for referencepunktreturen mislykkes.
Nulflagsignalet for referencepunktreturen går tabt under transmission eller behandling.
Der er en hardwarefejl i målesystemet, og nulsignalet for referencepunktreturen genkendes ikke.
Løsning: Brug signalsporingsmetoden og brug et oscilloskop til at kontrollere nulsignalet for encoderens referencepunktretur for at bedømme årsagen til fejlen og udføre den tilsvarende behandling.
Alarm forårsaget af unøjagtig referencepunktposition
Fejlfænomen: Der er deceleration under referencepunktreturprocessen, og nulsignalet for referencepunktreturen vises, og der er også en bremsning til nul, men referencepunktets position er unøjagtig, og referencepunktreturoperationen mislykkes.
Årsagsanalyse:
Nulsignalet for referencepunktreturen er blevet overset, og målesystemet kan først finde dette signal og stoppe, når pulsencoderen har roteret én omgang mere, så arbejdsbordet stopper i en position i en valgt afstand fra referencepunktet.
Decelerationsblokken er for tæt på referencepunktets position, og koordinataksen stopper, når den ikke har bevæget sig til den angivne afstand og berører grænseafbryderen.
På grund af faktorer som signalforstyrrelser, løs blok og for lav spænding på nulsignalet fra referencepunktreturen, er den position, hvor arbejdsbordet stopper, unøjagtig og har ingen regelmæssighed.
Løsning: Proces efter forskellige årsager, såsom justering af decelerationsblokkens position, eliminering af signalinterferens, stramme blokken og kontrol af signalspændingen.
Alarm forårsaget af manglende returnering til referencepunktet på grund af parameterændringer
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, sender den en alarm "ikke returneret til referencepunktet", og maskinværktøjet udfører ikke handlingen for at returnere referencepunktet.
Årsagsanalyse: Det kan skyldes ændring af de indstillede parametre, såsom kommandoforstørrelsesforholdet (CMR), detektionsforstørrelsesforholdet (DMR), den hurtige fremføringshastighed for referencepunktretur, decelerationshastigheden nær origo er indstillet til nul, eller hurtigforstørrelseskontakten og fremføringsforstørrelseskontakten på maskinværktøjets betjeningspanel er indstillet til 0%.
Løsning: Kontroller og korriger de relevante parametre.
IV. Konklusion
Referencepunktreturfejl i CNC-maskiner omfatter primært to situationer: referencepunktreturfejl med alarm og referencepunktdrift uden alarm. Ved fejl med alarm vil CNC-systemet ikke udføre bearbejdningsprogrammet, hvilket kan undgå produktion af et stort antal affaldsprodukter; mens referencepunktdriftfejl uden alarm er let at ignorere, hvilket kan føre til affaldsprodukter fra forarbejdede dele eller endda et stort antal affaldsprodukter.
For bearbejdningscentermaskiner, da mange maskiner bruger koordinataksens referencepunkt som værktøjsskiftepunkt, er det let at opstå fejl i referencepunktreturen under langvarig drift, især ikke-alarmerende referencepunktsdriftfejl. Derfor anbefales det at indstille et andet referencepunkt og bruge G30 X0 Y0 Z0-instruktionen med en position i en bestemt afstand fra referencepunktet. Selvom dette medfører nogle vanskeligheder for designet af værktøjsmagasinet og manipulatoren, kan det i høj grad reducere fejlraten for referencepunktreturen og den automatiske værktøjsskiftefrekvens for værktøjsmaskinen, og kun én referencepunktretur er nødvendig, når værktøjsmaskinen startes.
Resumé: Denne artikel analyserer i dybden princippet for CNC-maskinernes returnering til referencepunktet, og dækker lukkede, semi-lukkede og åbne kredsløbssystemer. Gennem specifikke eksempler diskuteres forskellige former for referencepunktsreturfejl i CNC-maskiner i detaljer, herunder fejldiagnose, analysemetoder og elimineringsstrategier, og der fremsættes forbedringsforslag til værktøjsskiftepunktet på bearbejdningscentermaskinerne.
I. Introduktion
Manuel referencepunktretur er forudsætningen for at etablere maskinværktøjets koordinatsystem. Den første handling for de fleste CNC-maskiner efter opstart er at betjene referencepunktreturen manuelt. Fejl i referencepunktreturen forhindrer programbehandling i at blive udført, og unøjagtige referencepunktpositioner vil også påvirke bearbejdningsnøjagtigheden og endda forårsage en kollisionsulykke. Derfor er det meget vigtigt at analysere og eliminere fejl i referencepunktreturen.
II. Principper for CNC-maskiner Tilbage til referencepunktet
(A) Systemklassificering
Lukket CNC-system: Udstyret med en feedbackenhed til at detektere den endelige lineære forskydning.
Semi-lukket CNC-system: Positionsmåleren er installeret på servomotorens roterende aksel eller i enden af ledeskruen, og feedbacksignalet tages fra vinkelforskydningen.
Åbent CNC-system: Uden en feedbackenhed til positionsdetektering.
(B) Referencepunktreturmetoder
Gittermetode til referencepunktreturnering
Absolut gittermetode: Brug en absolut pulsencoder eller en gitterlineal til at vende tilbage til referencepunktet. Under fejlfinding af maskinværktøjet bestemmes referencepunktet via parameterindstilling og maskinværktøjets nulpunktsreturfunktion. Så længe backupbatteriet i detektionsfeedbackelementet er effektivt, registreres referencepunktets positionsinformation hver gang maskinen startes, og det er ikke nødvendigt at udføre referencepunktsreturfunktionen igen.
Inkrementel gittermetode: Brug en inkrementel encoder eller en gitterlineal til at vende tilbage til referencepunktet, og referencepunktreturoperationen er påkrævet, hver gang maskinen startes. Hvis vi tager en bestemt CNC-fræsemaskine (ved hjælp af FANUC 0i-systemet) som eksempel, er princippet og processen for dens inkrementelle gittermetode til returnering til nulpunktet som følger:
Skift tilstandskontakten til gearet "referencepunktretur", vælg aksen til referencepunktretur, og tryk på aksens positive jog-knap. Aksen bevæger sig mod referencepunktet med en hurtig hastighed.
Når decelerationsblokken, der bevæger sig sammen med arbejdsbordet, trykker på decelerationskontaktens kontakt, skifter decelerationssignalet fra tændt (ON) til slukket (OFF). Arbejdsbordets fremføring decelererer og fortsætter med at bevæge sig med den lave fremføringshastighed, der er indstillet af parametrene.
Når decelerationsblokken har frigivet decelerationskontakten, og kontakttilstanden skifter fra slukket til tændt, venter CNC-systemet på, at det første gittersignal (også kendt som et-omdrejningssignal PCZ) vises på encoderen. Så snart dette signal vises, stopper arbejdsbordets bevægelse øjeblikkeligt. Samtidig sender CNC-systemet et signal for fuldført referencepunktreturnering, og referencepunktlampen lyser, hvilket indikerer, at maskinaksen er vendt tilbage til referencepunktet.
Magnetisk omskiftermetode til referencepunktreturnering
Det åbne sløjfesystem bruger normalt en magnetisk induktionsafbryder til positionering af referencepunktets returpositionering. Hvis vi tager en bestemt CNC-drejebænk som eksempel, er princippet og processen bag dens magnetiske afbrydermetode til retur til referencepunktet som følger:
De to første trin er de samme som operationstrinnene i gittermetoden til returnering af referencepunkt.
Når decelerationsblokken har frigivet decelerationskontakten, og kontakttilstanden skifter fra slukket til tændt, venter CNC-systemet på, at induktionskontaktsignalet vises. Så snart dette signal vises, stopper arbejdsbordets bevægelse øjeblikkeligt. Samtidig sender CNC-systemet et signal for fuldført referencepunktreturnering, og referencepunktlampen lyser, hvilket indikerer, at maskinværktøjet er vendt tilbage til aksens referencepunkt.
III. Fejldiagnose og -analyse af CNC-maskiner, der vender tilbage til referencepunktet
Når der opstår en fejl i referencepunktreturen på en CNC-maskine, bør der udføres en omfattende inspektion i henhold til princippet fra simpelt til komplekst.
(A) Fejl uden alarm
Afvigelse fra en fast gitterafstand
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet startes, og referencepunktet returneres manuelt for første gang, afviger det fra referencepunktet med en eller flere gitterafstande, og de efterfølgende afvigelsesafstande fastsættes hver gang.
Årsagsanalyse: Normalt er decelerationsblokkens position forkert, decelerationsblokkens længde er for kort, eller positionen af den nærhedsafbryder, der bruges til referencepunktet, er forkert. Denne type fejl opstår generelt efter første installation og fejlretning af maskinværktøjet eller efter en større eftersyn.
Løsning: Decelerationsblokkens eller nærhedsafbryderens position kan justeres, og den hurtige fremføringshastighed og den hurtige fremføringstidskonstant for referencepunktretur kan også justeres.
Afvigelse fra en tilfældig position eller en lille forskydning
Fejlfænomen: Afvigelse fra enhver position af referencepunktet, afvigelsesværdien er tilfældig eller lille, og afvigelsesafstanden er ikke ens hver gang referencepunktreturoperationen udføres.
Årsagsanalyse:
Ekstern interferens, såsom dårlig jordforbindelse af kablets afskærmningslag, og at pulsencoderens signalledning er for tæt på højspændingskablet.
Strømforsyningsspændingen, der anvendes af pulsencoderen eller gitterlinealen, er for lav (lavere end 4,75 V), eller der er en fejl.
Styrekortet til hastighedsstyringsenheden er defekt.
Koblingen mellem fremføringsaksen og servomotoren er løs.
Kabelstikket har dårlig kontakt, eller kablet er beskadiget.
Løsning: Der bør træffes tilsvarende foranstaltninger af forskellige årsager, såsom forbedring af jordforbindelsen, kontrol af strømforsyningen, udskiftning af styrekortet, stramme koblingen og kontrol af kablet.
(B) Fejl med alarm
Overkørselsalarm forårsaget af manglende deceleration
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, er der ingen deceleration, og det fortsætter med at bevæge sig, indtil det rører grænseafbryderen og stopper på grund af overbevægelse. Den grønne lampe for referencepunktreturnering lyser ikke, og CNC-systemet viser en "IKKE KLAR"-tilstand.
Årsagsanalyse: Decelerationskontakten til referencepunktreturnering svigter, kontaktkontakten kan ikke nulstilles efter at være blevet trykket ned, eller decelerationsblokken er løs og forskudt, hvilket resulterer i, at nulpunktspulsen ikke fungerer, når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, og decelerationssignalet kan ikke indlæses i CNC-systemet.
Løsning: Brug funktionsknappen "frigørelse af overvandring" til at frigøre maskinens koordinatovervandring, flyt maskinen tilbage inden for bevægelsesområdet, og kontroller derefter, om decelerationskontakten til referencepunktretur er løs, og om den tilsvarende decelerationssignallinje i vandringskontakten har en kortslutning eller et åbent kredsløb.
Alarm forårsaget af manglende fundet referencepunkt efter deceleration
Fejlfænomen: Der er deceleration under referencepunktreturneringsprocessen, men den stopper, indtil den rører grænseafbryderen og alarmerer, og referencepunktet findes ikke, og referencepunktreturneringen mislykkes.
Årsagsanalyse:
Encoderen (eller gitterlinealen) sender ikke nulflagsignalet, der angiver, at referencepunktet er blevet returneret under referencepunktreturoperationen.
Nulpunktspositionen for referencepunktreturen mislykkes.
Nulflagsignalet for referencepunktreturen går tabt under transmission eller behandling.
Der er en hardwarefejl i målesystemet, og nulsignalet for referencepunktreturen genkendes ikke.
Løsning: Brug signalsporingsmetoden og brug et oscilloskop til at kontrollere nulsignalet for encoderens referencepunktretur for at bedømme årsagen til fejlen og udføre den tilsvarende behandling.
Alarm forårsaget af unøjagtig referencepunktposition
Fejlfænomen: Der er deceleration under referencepunktreturprocessen, og nulsignalet for referencepunktreturen vises, og der er også en bremsning til nul, men referencepunktets position er unøjagtig, og referencepunktreturoperationen mislykkes.
Årsagsanalyse:
Nulsignalet for referencepunktreturen er blevet overset, og målesystemet kan først finde dette signal og stoppe, når pulsencoderen har roteret én omgang mere, så arbejdsbordet stopper i en position i en valgt afstand fra referencepunktet.
Decelerationsblokken er for tæt på referencepunktets position, og koordinataksen stopper, når den ikke har bevæget sig til den angivne afstand og berører grænseafbryderen.
På grund af faktorer som signalforstyrrelser, løs blok og for lav spænding på nulsignalet fra referencepunktreturen, er den position, hvor arbejdsbordet stopper, unøjagtig og har ingen regelmæssighed.
Løsning: Proces efter forskellige årsager, såsom justering af decelerationsblokkens position, eliminering af signalinterferens, stramme blokken og kontrol af signalspændingen.
Alarm forårsaget af manglende returnering til referencepunktet på grund af parameterændringer
Fejlfænomen: Når maskinværktøjet vender tilbage til referencepunktet, sender den en alarm "ikke returneret til referencepunktet", og maskinværktøjet udfører ikke handlingen for at returnere referencepunktet.
Årsagsanalyse: Det kan skyldes ændring af de indstillede parametre, såsom kommandoforstørrelsesforholdet (CMR), detektionsforstørrelsesforholdet (DMR), den hurtige fremføringshastighed for referencepunktretur, decelerationshastigheden nær origo er indstillet til nul, eller hurtigforstørrelseskontakten og fremføringsforstørrelseskontakten på maskinværktøjets betjeningspanel er indstillet til 0%.
Løsning: Kontroller og korriger de relevante parametre.
IV. Konklusion
Referencepunktreturfejl i CNC-maskiner omfatter primært to situationer: referencepunktreturfejl med alarm og referencepunktdrift uden alarm. Ved fejl med alarm vil CNC-systemet ikke udføre bearbejdningsprogrammet, hvilket kan undgå produktion af et stort antal affaldsprodukter; mens referencepunktdriftfejl uden alarm er let at ignorere, hvilket kan føre til affaldsprodukter fra forarbejdede dele eller endda et stort antal affaldsprodukter.
For bearbejdningscentermaskiner, da mange maskiner bruger koordinataksens referencepunkt som værktøjsskiftepunkt, er det let at opstå fejl i referencepunktreturen under langvarig drift, især ikke-alarmerende referencepunktsdriftfejl. Derfor anbefales det at indstille et andet referencepunkt og bruge G30 X0 Y0 Z0-instruktionen med en position i en bestemt afstand fra referencepunktet. Selvom dette medfører nogle vanskeligheder for designet af værktøjsmagasinet og manipulatoren, kan det i høj grad reducere fejlraten for referencepunktreturen og den automatiske værktøjsskiftefrekvens for værktøjsmaskinen, og kun én referencepunktretur er nødvendig, når værktøjsmaskinen startes.